用于處理鋼渣的方法和水硬性礦物粘合劑的制作方法
【專利說明】用于處理鋼渣的方法和水硬性礦物粘合劑
[0001] 本發明涉及一種如權利要求1所述的用于處理鋼渣W生產具有高硬化性能的水 硬性礦物粘合劑并回收鐵的方法，W及一種如權利要求14所述的水硬性礦物粘合劑。
[0002] 鋼渣也稱為LD渣、轉爐渣（LSD)或SWS，其根據不同的工藝而可能仍然包含有非常 大量的鐵。該種鐵部分地W金屬形式存在，但主要W結合在廢渣內的礦物氧化物的形式存 在。存在于鋼渣中的該些鐵氧化物無法W純機械的方式回收，該是因為它們固定地結合于 鋼渣基質中，且必須首先通過熱化學還原來轉化成非化合態金屬的形式。鋼渣基質主要由 典型的氧化物如氧化巧、二氧化娃和氧化鉛組成。然而，與其它廢渣形式、如高爐渣不同，它 們并不產生水硬活性相，由此不適于高質量地應用在水泥中。因此，它們幾乎被排除用于修 建高速公路的砂石。
[0003] 例如，EP1370501B1公開了一種用于處理鋼渣W提供具有水硬性粘合劑的特征的 渣的方法。所得的產物據稱為至少與娃酸鹽水泥熟料相當。在該方法中，用氧氣或空氣在 1到15己范圍內的壓力W及165(TC到140(TC范圍內的溫度下對含有至少45%重量的氧化 巧和少于30%重量的化2〇3(均相對于渣總重量計）的鋼渣進行氧化處理。在渣中添加石 灰，并且如有需要的話還補充二氧化娃或氧化鉛。石灰W及可能有的二氧化娃或氧化鉛的 比例選擇成使得渣在轉化后且在室溫下具有至少13%重量的化2〇3含量W及如下的礦物組 分，其包含至少40%重量的礦物相CsS和超過10%重量的氯化巧/氣化巧（形式為礦物相 CaF或C4A巧。
[0004] 該方法的一項缺點是，存在于渣中的鐵無法被回收。
[0005]EP1697271B1描述了另一種用于處理鋼渣的方法。在該方法中可W生產出如下水 硬性粘合劑，其具有至少25%重量的鉛娃酸巧和鉛娃酸鎮、至少5%重量的礦物氧化物和 /或團化物，W及最大31%重量的氧化鉛、最大10%重量的鉛鐵酸巧和最大0.01%重量的 碳。為了得到該種產品，在還原氣氛下烙化相應量的基質材料（其也包含鋼渣）。對所得的 產品進行離析。該可W通過例如用水或空氣進行快速冷卻來進行，也可W通過緩慢冷卻來 進行。
[0006] 與該種類型的冷卻無關，似乎并沒有形成顯著量的主要熟料相娃酸H巧。該文獻 也沒有描述是否對任何所形成的非化合態鐵進行分離W及如何進行分離。
[0007] 因此，本發明的目的是提供一種用于處理鋼渣的方法，其中不但可W生產出具有 高硬化性能的水硬性礦物粘合劑，而且可W回收鐵。本發明的另一個目的是提供具有高硬 化性能的水硬性礦物粘合劑。
[000引根據本發明，該一目的通過具有權利要求1的特征的用于處理鋼渣的方法W及具 有權利要求14的特征的水硬性礦物粘合劑來實現。
[0009] 在從屬權利要求和說明書中介紹了本發明的有利實施例。
[0010] 在根據本發明的方法中，首先提供包括含有鐵化合物（尤其是氧化物的形式）的 鋼渣和MnO的進料物，其中MnO可W包含在鋼渣中。該進料物可作為烙體被進一步處理，即 通過將還原劑加入到烙體中W還原該鐵化合物，W便在礦物烙體部分中得到90到110之間 的石灰飽和系數，其中還原劑被引入到非氧化氣氛中。之后，烙體W限定的方式冷卻，其中 烙體最早在15分鐘內凝固。然后從凝固的烙體中機械式分離出非化合態鐵。然后將具有 減少的鐵含量的凝固的烙體供應用作水硬性礦物粘合劑。
[0011] 根據本發明，進料物意指鋼渣，并且如果需要的話，還可指校正成分，例如MnO。在 鋼渣中可能已經存在有足量的MnO,該意味著不必再添加校正成分。該至少對于一些鋼渣來 說是該樣。在大多數情況下，鐵化合物W團化鐵、硫化鐵、砸化鐵W及尤其是鐵氧化物（如 FeO、化2〇3或化3〇4)的形式存在于鋼渣中。
[0012] 進料物可W在適當的容器中加熱成烙體，或者它可W烙液態從外部提供。例如可 W使用電弧爐、尤其是H相封閉式電弧爐來烙化進料物，或者進一步加熱烙體。
[0013] 通過引入還原劑，鐵化合物轉化成非化合態鐵的形式。在礦物烙體部分中，可W達 到范圍在90到110之間、優選為95到105之間的石灰飽和系數。礦物烙體部分可理解為 烙體減去非化合態鐵。石灰飽和系數化St)表示實際存在于原料或熟料中的CaO含量相對 于能夠在工業上的燃燒和冷卻條件下最大可能地與Si〇2、Al2化和化2〇3相結合的相應的化0 含量的比例。它由下述等式限定：
[0014]
【主權項】
1. 用于處理鋼渣w生產具有高硬化性能的水硬性礦物粘合劑并回收鐵的方法，包括步 驟： 提供包含鋼渣和MnO的進料物，所述鋼渣具有鐵化合物、尤其是氧化物的形式，其中 MnO能夠包含于所述鋼渣中， 將所述進料物處理成烙體， 在所述烙體中加入還原劑W還原鐵化合物，從而在礦物烙體部分中達到90到110之間 的石灰飽和系數，其中，加入還原劑在非氧化氣氛下進行， 限定式冷卻，其中所述烙體最早在15分鐘內凝固， 從凝固的烙體中機械式分離非化合態鐵，和 隨后將具有降低的鐵含量的所述凝固的烙體供應用于水硬性礦物粘合劑。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述進料物具有0. 1到10%重量的MnO。
3. 根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述進料物中含有高達5%重量的 八12〇3和/或30到50%重量的〔3〇和/或10到20%重量的51〇2。
4. 根據權利要求1到3中任一項所述的方法，其特征在于，所述烙體在還原之前和/或 還原期間具有約160(TC到約180(TC的溫度。
5. 根據權利要求1到4中任一項所述的方法，其特征在于，所述非氧化氣氛是還原氣 氛。
6. 根據權利要求1到5中任一項所述的方法，其特征在于，采用碳、娃和/或其它金屬 或半金屬作為還原劑。
7. 根據權利要求1到6中任一項所述的方法，其特征在于，至少部分的還原劑吹入到所 述烙體中。
8. 根據權利要求7所述的方法，其特征在于，吹入到所述烙體中的還原劑通過惰性氣 體流來吹入。
9. 根據權利要求1到8中任一項所述的方法，其特征在于，在所述烙體中添加測。
10. 根據權利要求1到9中任一項所述的方法，其特征在于，在還原之后和在烙體的凝 固之前分離液態的非化合態鐵。
11. 根據權利要求1到10中任一項所述的方法，其特征在于，所述烙體最遲在4小時后 凝固。
12. 根據權利要求1到11中任一項所述的方法，其特征在于，所述限定式冷卻在冷卻容 器中進行。
13. 根據權利要求1到12中任一項所述的方法，其特征在于，機械式分離非化合態鐵通 過研磨工藝和分選工藝來進行。
14. 尤其是根據權利要求1到13中任一項所述的方法生產的水硬性礦物粘合劑，其特 征在于，它具有至少40%重量的C3S的礦物成分，W及約90到110的石灰飽和系數。
【專利摘要】本發明涉及用于處理鋼渣以生產具有高硬化性能的水硬性礦物粘合劑并回收鐵的方法。為了這種目的提供了：提供包含鋼渣和MnO的進料物。將進料物處理成熔體，在熔體中加入還原劑。在礦物熔體部分中達到90到110之間的石灰飽和系數。隨后，以限定的方式冷卻該熔體，并且從凝固的熔體中機械式分離非化合態鐵。隨后將凝固的熔體供應用于水硬性礦物粘合劑。此外，本發明還涉及水硬性礦物粘合劑。
【IPC分類】C04B5-06, C21B3-08, C04B7-147, C21C5-36
【公開號】CN104540791
【申請號】CN201280075088
【發明人】霍爾格·烏爾費特, 霍斯特邁克爾·路德維格
【申請人】德國萊歇公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2012年9月6日
【公告號】CA2880664A1, DE5A5, EP2892860A1, US20150159233, WO2014037020A1